taller operaciones de transferencia de masa

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TALLER CORTE 1. OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA 
 PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA Periodo 2020-1 
 
TALLER CORTE 1. OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA 
 Ramos Mateo, Suárez Andrés, Walteros Luis 
{mateo.ramose, andresca.suarezp, luisf.walteross}@utadeo.edu.co 
Profesor: Suárez Andrés 
 
Memoria de cálculo con las iteraciones realizadas, incluyendo el cálculo de Raoult modificado: 
El cálculo se inició con el cálculo de las fracciones en la alimentación del flash isotérmico y 
teniendo el flujo de vapor de salida del flash isotérmico, que sería la misma entrada a la columna 
de destilación, siendo de un valor de 200 Kmol/h. Fracción acerca de las moles de alimentación: 
1,2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
 
De tal modo: 
𝑍𝐴𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎 =
1,2
1,2 + 1
=
6
11
 
Por lo tanto: 
𝑍𝐵𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 =
1
1,2 + 1
=
5
11
 
Incialmente se toma el proceso como ideal donde 𝛾 = 1, es decir, el cálculo inicia con la ley Raoult 
sin modificar, esto con el fin de suponer datos más acercados a los reales antes de iniciar a iterar. 
 
(1) 
Donde yi y xi son las fracciones molares de la especie i en la fase de vapor y líquida respectivamente, 
en el equilibrio, siendo P la presión del equilibrio y Psat la presión de saturación de la especie i que 
depende de la temperatura, tal que, Psat = f(T). 
• Cálculo de la presión de saturación de la especie i: 
𝐿𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 −
𝐵
𝐶 + 𝑇
 (3) 
Donde Psat es la presión de saturación a la temperatura dada; A, B, C, son parámetros que dependen 
de la especie química y T es la temperatura en °C. 
Ley de Raoult como inicio para constante de reparto: 
𝑘 = 𝛾 ∗
𝑃𝑠𝑎𝑡
𝑃
 
• Cálculo de Presión de burbuja: 
De tal modo que: 
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(2) 
La Ecuación 2 solo representa la Presión de burbuja en el equilibrio cuando se tienen i especies en 
una mezcla, representando un despeje de la Ecuación 1. 
 (3) (4) 
Las ecuaciones 3 y 4 solo representan un despeje de la Ecuación 1 para conocer la fracción molar en 
fase de vapor en el equilibrio, cuando se presentan tan solo 2 especies, conociendo previamente xi. 
• Cálculo de Presión de rocío: 
De tal modo que: 
(1) 
 
 (1) (1) 
A partir del cálculo de la presión tanto de burbuja como la de rocío a la composición de entrada se 
toma una presión promedio, valor que fue igual a 9,4738 kPa, de acorde a la figura 1: 
 
Se supone una fracción vaporizada inicial: 
𝑉
𝐹
= 0,5 
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Para concluir que el cálculo esta bien hecho, es decir, de las iteraciones se concluyen que los datos 
necesarios son: la salida optima de la fracción vaporizada; de tal modo se sigue el cumplimiento de 
la ecuación de Rachford Rice: 
 (1) 
Por otro lado para la realización de las iteraciones se supone un error inicial como 1 y una 
tolerancia o punto de parada como 0,000001, que se relaciona de manera directa con la fracción 
vaporizada hallada con el cumplimiento de la ecuación de Rachford Rice: 
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟𝑛𝑒𝑤 − 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟𝑖
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟𝑛𝑒𝑤
| (1) 
Seguidamente las composiciones de vapor a la salida del flash se calculan a partir de: 
• Primero: 
Se realiza el cálculo para hallar las composiciones de líquido a la salida del flash, tal que: 
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
1 +
𝑉
𝐹 ∗ (𝑘 − 1)
 (1) 
• Segundo: 
A partir de la constante de reparto y teniendo con anterioridad xi, seguidamente yi se calcula 
como: 
𝑦𝑖 = 𝑥𝑖 ∗ 𝑘 (2) 
A continuación se presenta el modelo utilzado para el cálculo de 𝛾𝑖 para poder utilizar el anterior 
procedimiento con la ley de Raoult modificada: 
 
 
 
 
 
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(1) (1) 
(1) 
(1) (1) 
 
(1) 
 
(1) 
 
Balances de materia en la columna de destilación: 
• Balance global: 
𝐹 = 𝐷 + 𝐵 (1) 
• Balance componente i (Acetona): 
𝐹𝑧𝐹 = 𝐷𝑥𝐷 + 𝐵𝑥𝐵 (1) 
Sección de rectificación: 
 
Sección de agotamiento: 
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Línea de alimentación (líquido sub-enfriado): 
 
 
Línea de alimentación (líquido saturado): 
𝑥 = 𝑧𝐹 
Línea de alimentación (mezcla líquido-vapor): 
 
Línea de alimentación (vapor saturado): 
𝑦 = 𝑧𝐹 
Línea de alimentación (vapor sobrecalentado): 
 
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Datos de equilibrio de fases. En una figura presente los datos experimentales junto con los del 
modelo. Justifique la selección del modelo: 
 
Figura de la solución del flash con el equilibrio de fases: 
 
Figuras de la solución de las columnas para cada uno de los casos propuestos: